構造地質學研究現狀和發展趨勢

洪迪思，王　亮，劉兆成

（1.江蘇省水文地質海洋地質勘查院，江蘇淮安223005；2.淮安市地質礦產勘查院，江蘇淮安223002）

構造地質學研究現狀和發展趨勢

洪迪思*1，王亮1，劉兆成2

（1.江蘇省水文地質海洋地質勘查院，江蘇淮安223005；2.淮安市地質礦產勘查院，江蘇淮安223002）

構造地質學是地質學的分支學科和基礎學科。從板塊構造幾何學、運動學以及大陸動力學等幾個方面闡述了構造地質學的研究現狀，分析了構造地質學對地球資源與環境的影響作用，在此基礎上提出了未來構造地質學的研究重點和發展趨勢。

構造地質學；研究現狀；發展趨勢

構造地質學是地質學分支學科之一，以巖石圈的各種地質體作為研究對象，探究其組合形式及形成、發育、變形、破壞規律。一般根據其研究對象和研究內容的差異，分為狹義構造地質學和廣義構造地質學。狹義構造地質學側重于對中、小型地質體的研究，主要研究這些構造的幾何形態、產狀、規模、形成演化等。廣義構造地質學的研究范圍更加廣闊，從地殼演變至巖石圈結構，從重要造山帶至板塊邊界，從顯微構造到晶格錯位，幾乎涵蓋了10-8～108cm的所有地質體。

近代以來，構造地質學研究獲得了空前發展。20世紀60年代以來，板塊構造理論體系得以建立和完善；20世紀70年代以來，大陸構造研究得到了重視；20世紀80年代以來，重點研究巖石圈的演化和三維巖石圈的建立；20世紀90年代以來，大陸動力學研究興起。這些研究使得構造地質學在研究深度和研究廣度上取得了重要進展［1］。

1　構造解析

構造學本質上是對地質體變形和演化的認識，構造地質學強調野外實地觀測，其主要研究方法是構造解析法。構造解析是對地質體空間關系和形成規律的分析解釋，內容包括對地質體的幾何學、運動學和動力學的分析［2］。幾何學解析是指對地質體的產狀、規模、組合形式進行研究，進而概化為構造模式。運動學解析主要研究地質體在構造作用中發生的變形和位移。動力學解析是在幾何學解析和運動學解析的基礎上，反推構造應力的性質、大小、方向，分析和解釋該研究區域的構造演化史。

2　研究現狀

步入20世紀后，構造地質學開始從形態描述逐漸進入對地質體的成因和力學分析研究中，由定性觀察轉入定量研究，由幾何學研究轉入運動學、動力學的領域。相關學科的新方法、新思路的引入，使得構造地質學獲得了極大地進步，促進了構造地質學和其他學科的交流融合。尤其20世紀60年代后，以板塊構造為主的各種新理論的提出，促使構造地質學的發展進入全新階段。

2.1板塊構造理論體系相關研究

1968年前后，地質學家歸納了大陸漂移和海底擴張的研究成果，并在此基礎上從全球統一的角度提出了板塊構造理論，該理論將固體地球表層在垂向上劃分為剛性巖石圈和塑性軟流圈，認為巖石圈可分為多個板塊，“漂浮”在軟流圈之上，且以水平運動為主，相鄰板塊之間的相互運動形成了構造作用強烈的構造帶。板塊構造理論在地形、構造帶、古生物、古冰川、洋中脊、海底地磁條帶等方向得到了諸多證據支持，比較圓滿地解釋了中生代以來的全球構造演化格局，為我們從行星尺度研究地球的結構、成分和內部作用過程提供了基本框架，是近代構造地質學研究的里程碑。

板塊構造理論提出之后，吸引了眾多地質學家的廣泛關注，隨著研究的深入，一些不能為該理論所解釋的現象逐漸得到大家重視。板塊構造理論在大陸構造的研究中遇到了很大挑戰，青藏高原問題、安第斯山脈不能有效解釋的問題、大陸地殼物質返回地幔的過程等諸多質疑相繼被提出，該理論所假設的巖石圈的剛性和不變形以及板塊運動的動力來源等也有待進一步的驗證和完善［3］。

2.2大陸動力學研究

大陸動力學由美國學者在1989年率先提出，從大陸尺度研究大陸的形成和演化，將大陸作為獨立的動力學系統進行分析，通過對大陸的研究，闡明大陸與地球系統的相互關系。大陸動力學理論的提出是建立在大陸與大洋巖石圈存在顯著差異的基礎上的，大陸巖石圈的生長、演化和消亡過程比板塊構造學說所闡明的大洋巖石圈生長和消亡過程更為復雜，大陸巖石圈中可能存在若干軟弱層，對大陸內部的復雜變形和分層具有重要的控制和影響作用［4］。

通過以地球物理方法為主的地學大剖面研究及超深鉆的驗證及修正，對大陸巖石圈的生長和演化有了新的認識。認識到大陸的生長并不局限于水平方向的側向生長，大陸巖石圈底部的地幔分異亦不能忽視；發現大陸巖石圈具有多層結構，存在多個流變層，且流變層的結構和性質并不均一。大陸動力學的研究已經成為地球動力學研究中的重要領域。

2.3大陸巖石圈的結構和深部構造

大陸巖石圈與海洋巖石圈有較大的不同。大陸巖石圈為30多億年逐步演化而來，厚度可達100余千米，大陸地殼厚度一般為30km，地幔厚度為70～100km。大陸巖石圈形成時間漫長、形成過程復雜，內部結構較為復雜。近年來，對于大陸巖石圈內部結構的研究日益加深。張文佑最早提出了大陸巖石圈具有多個構造滑脫界面的理論，該理論認為大陸巖石圈內部存在多個軟弱界面，軟弱面介質的不均一性對大陸重要造山帶等構造有較大影響。

反射地震測量和層析成像技術為了解巖石圈的深部構造提供了豐富的資料。對巖石圈形成和演化過程的描繪，開始從板塊構造的運動學解釋轉向連續介質力學的動力學說明［4］。當前研究主要集中在將地球物理手段所揭示巖石圈特性異常范圍與超深鉆探等技術獲得的直觀結果相結合，進行統一系統研究，建立大陸巖石圈的三維立體結構。然而，超深鉆探的結果與依靠物理方法得到的三維巖石圈結構存在較大差異，這迫使我們提高對物探結果解釋的準確性，同時加強地質研究工作。

2.4構造地質流變學和流體作用

根據近年來構造地質研究發展的需要，繼固體力學、材料力學、斷裂力學之后，采用流體力學來解釋地質構造現象，模擬構造演化的方法被提出。巖石圈的非牛頓體變形機制和巖石的粘塑性變形成為研究的熱點之一，這些研究對于了解大陸巖石圈深部的不均一流變層具有重大意義［5］。目前，對于地殼淺部的流體作用研究較多，地下水的運移、地下水對于礦床形成的作用、地下水與構造裂隙的關系等的研究較為深入，構成了構造地質的流變學基礎研究。

巖石圈的流變學參數決定了流體在構造變形與演化中作用的大小，因此準確測定流變參數是研究的重點。目前，對于流體的流應力，即構造應力大小的測定較為可靠，其他流變參數，諸如應變速率、應力指數、粘滯系數等只能進行概略估算［6］。流變參數測量的不可靠性使得構造流變學研究停留在半定量化階段，許多流變力學理論只能屬于猜測［7］。因此，對于如何采用新方法測定流變參數還有許多研究需要進行。

2.5中小尺度及微觀構造

中小尺度構造研究涉及中小區域構造的形成和演化特征、不同巖石材料在地質環境中的變形機制等，這是大區域構造研究的基礎，通過對小區域構造的研究，有助于對大型構造多期運動過程的解釋，進而推進大型構造的研究［8］。晶體、晶格的微觀研究提供了巖石變形特征、構造應力、地質環境等地質信息。中小尺度及微觀構造的研究更側重于理論部分，為構造地質學提供堅實基礎，一直受到諸多學者的孜孜研究。

3　發展趨勢

在未來的社會發展中，構造地質學必將在能源、交通、環境等方面大放異彩。要加強對構造地質學的研究，首先應提高對構造學基礎研究的重視，同時加強構造學與其他學科的交融貫通，加大對典型構造帶研究的投入，進而積極推進構造地質學發展。

3.1發展基礎研究

一些基礎學科，諸如礦物學、巖石學、地層學、古生物學等對于構造地質學具有奠基意義，基礎學科的研究將會是未來構造地質學研究的重點之一。提高對各種地質體、地質現象形成與演化的認識，補充、修正現有地質理論，提出可以有效解釋地質演化的創新理論，這些基礎性研究對于構造地質學的進一步發展具有重要意義［6］。

3.2加強與其他學科的交叉融合

學科新理論、新思路的產生多發生在學科邊緣或者交叉點處，重視交叉學科將使科學本身向著更深層次和更高水平發展。構造地質學的未來發展必將建立在多學科的交叉融合基礎上，將其他學科方法、思路引入構造地質研究中，對更多的地質現象和規律作出科學解釋，進行更深入和本質性的研究。同時，要充分吸收利用其他相關學科的發展成果，以更加全面的認識地球的歷史和構造，推動構造學發展。

3.3重要構造帶的研究

選擇典型構造帶進行構造變形的精細研究，解析其變形演化機制。典型構造帶的研究一方面可以為大區域構造地質研究提供論據或者提出質疑，另一方面更加貼近應用構造地質研究，有助于應用構造地質和構造地質基礎理論的突破。超高壓變質帶、碰撞造山帶、盆地構造等典型構造帶的研究可能在一定程度上引領構造地質學的發展［9］。

4　結束語

資源、環境、人口等問題是當今人類面臨的主要問題，未來地球科學應當為解決這些問題作出應有貢獻。構造地質學是地球科學的支柱學科之一，仍將是未來地球科學研究的核心之一，將會指導我們更加合理、有效地開發和利用地球資源，維護生存環境。

［1］郭進京.構造地質學研究態勢［J］.國外前寒武紀地質，1995 （3）：69-72.

［2］王金淑.淺談構造地質學［J］.才智，2013（15）：212-213.

［3］朱炳泉.“板塊構造學說”的十大問題［C］//2006年全國巖石學與地球動力學研討會.

［4］毛玉元，劉援朝，徐亮.構造地質學的發展趨勢［J］.礦物巖石，1998（9）：99-104.

［5］吳淦國，張達，陳柏林，等.構造地質學現狀和進展［J］.地質論評，2001，4（47）：446-447.

［6］萬天豐.論構造地質學和大地構造學的幾個重要問題［J］.地學前緣，2014，21（1）：132-149.

［7］萬天豐.關于中國構造地質學研究中幾個問題的探討［J］.地質通報，2008，27（9）：1441-1450.

［8］鄭宇奚，小雙，李歡.淺析構造地質學新進展及應用研究［J］.能源及環境，2010（2）：28-30.

［9］王根厚，胡玲.第32屆國際地質大會構造地質研究進展綜述［J］.現代地質，2004，18（4）：423-428.

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A

1004-5716（2016）03-0103-03

2015-03-18

洪迪思（1980-），男（漢族），江蘇漣水人，工程師，現從事水文地質與工程地質勘察工作。